Projecto de dispositivo de aperto para maquinação de uma peça automóvel

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Projecto de dispositivo de aperto

Orientador na SERI: Eng. Edmundo Barbosa Orientador na FEUP: Eng. Adérito Varejão

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Projecto de dispositivo de aperto para maquinação

automóvel

Rui Manuel Martins Gonçalves

Relatório do Projecto Final

Orientador na SERI: Eng. Edmundo Barbosa Orientador na FEUP: Eng. Adérito Varejão

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Fevereiro de 2010

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para maquinação de uma peça

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vii Dedicado aos meus pais e irmãos

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Resumo

O presente documento descreve o projecto de um dispositivo de aperto para maquinação de uma peça em alumínio injectado destinada ao grupo Volkswagen/AUDI. Esta peça já está actualmente em produção, sendo maquinada num centro de maquinação CNC.

Tendo disponível uma máquina transfer SERIFLEX, com quatro estações, a empresa responsável pela produção deste componente, solicitou à SERI o projecto e realização dos meios necessários para a maquinação desta peça na referida transfer, tendo como objectivo aumentar o volume de produção diário. Por decisão do Eng. Adérito Varejão foi-me proposta a realização deste trabalho, no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica na FEUP

O dispositivo de aperto foi projectado de modo a permitir a realização das operações de furação, fresagem e roscagem da peça. Para limpeza e remoção das limalhas resultantes destas operações foi decidido incluir um sistema automático de sopro a instalar no posto na máquina transfer.

No trabalho realizado é fundamental o conhecimento do modo de funcionamento da máquina transfer, do sistema eléctrico e hidráulico da mesma. São abordados conceitos inerentes à realização de um projecto de máquinas, o respeito das normas internacionais de desenhos de definição 2D e directivas de segurança.

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Abstract

This document resumes the several steps of the design of a hydraulic clamping fixture for the production of an automobile aluminium die-casting component. This component is currently in production, being integrated in a CNC machining center.

Having a SERIFLEX transfer machine with four stations available, the costumer asked SERI to elaborate this project’s with the goal of increasing daily production. Eng. Adérito Varejão proposed to me this project in the framework of my Masters in Mechanical Engineering’s (FEUP) final project.

The hydraulic clamping fixture was designed to allow the needed machining operations, such as milling, drilling and tapping. To allow the cleaning and removal of swarf resulting from these machining operations, it was decided to include an automatic blowing system as an integral part of the available transfer system.

In the work presented is important to have the appropriate knowledge of this transfer machine working modes, together with its electric and hydraulic system. The inherent concepts necessary for the accomplishment of a machine’s project are taken into consideration, as well as the respect of the international standards for 2D modeling drawings and all the appropriate safety directives.

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Agradecimentos

Gostaria de deixar aqui o agradecimento ao Eng. Adérito Varejão, pela sua vasta perspicácia, sugestões e conhecimento transmitido durante a elaboração deste trabalho.

Ao Eng. Edmundo Barbosa pelo acompanhamento, recomendações e disponibilidade durante todo o tempo de execução do projecto.

Quero agradecer ao Eng. Carvalhosa, pela orientação na fase inicial do projecto bem como o contagioso entusiasmo que demonstrou durante o estágio.

A toda a equipa da SERI e seus técnicos pelo apoio e colaboração durante o projecto e a pela amizade criada.

Ao Prof. Paulo Tavares de Castro que sempre mostrou a inteira disponibilidade para com os seus alunos, pela valiosa paciência, correcção e compreensão perante as dificuldades, e a calma e tranquilidade transmitida.

Estou ainda em dívida para com muitas pessoas pela sua ajuda, apoio e paciência. Um agradecimento e um muito obrigado a todos os meus amigos que me ajudaram e incentivaram-me ao longo deste projecto. E é por isso que quero dedicar esta dissertação a todos aqueles que, sem reservas, partilharam comigo os seus conhecimentos.

Quero deixar aqui a minha profunda gratidão à minha mãe pelo apoio e amor ao longo da minha formação. Por incutir o amor ao estudo e realização profissional entre outros valores que regem a minha vida.

Aos meus irmãos que sempre estão ao meu lado, pela força dada nos momentos difíceis e pela sua tolerância, compreensão e carinho dado durante todo o projecto.

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Índice

1 – Introdução ... 1 1.1 Caracterização do projecto ... 1 1.2 Apresentação da empresa ... 1 1.3 O projecto ... 1

1.4 Estudos e metodologia de projecto ... 2

1.5 Normas ... 3

2 – Estado de arte ... 5

2.1 Máquinas transfer ... 5

3 – Descrição da máquina trasnfer ... 9

3.1 Descrição geral ... 9

3.2 Máquina ... 10

3.2.1 Armários eléctricos ... 10

3.2.2 Grupo hidráulico ... 11

3.2.3 Platine hidráulica ... 11

3.2 Descrição dos postos de trabalho ... 12

3.3 Descrição do prato divisor ... 14

4 – Modelação e materiais ... 17

4.1 Modelação ... 17

4.2 Materiais ... 17

4.3 Revestimento ... 21

5 – Descrição das peças ... 23

5.1 Dispositivo de aperto ... 23

5.1.1 Descrição individual dos componentes ... 25

5.1.2 Peças normalizadas ... 37

5.1.3 Soluções consideradas ... 37

5.2 Sistema de sopro ... 39

5.2.1 Descrição das peças ... 39

5.2.2 Elementos normalizados ... 44

6 – Resultados ... 46

7 – Conclusões e trabalhos futuros ... 48

8 – Bibliografia ... 50

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Índice de figuras

Figura 1 - Máquina transfer CNC rotativa. Retirado de http://www.mossgroupautomation.com/, 2009 5

Figura 2 - Torre porta ferramentas. Retirado em http://www.suginocorp.com/, 2009 ... 6

Figura 3 - Máquina transfer linear. Retirado de http://www.directindustry.com, 2009 ... 6

Figura 4 - Vista geral da máquina ... 10

Figura 5 - Armário eléctrico principal ... 11

Figura 6 - Estação 1. Carga/descarga de peças ... 12

Figura 7 - Estação 2 ... 13

Figura 8 - Estação 3 ... 13

Figura 9 - Esquema do prato divisor ... 14

Figura 10 - Dispositivo de aperto ... 23

Figura 12 - Vista isoparamétrica da peça ... 24

Figura 11 - Pontos de apoio e centragem da peça no dispositivo ... 24

Figura 13 - Marcas da furação vertical ... 25

Figura 14 - Marcas da furação horizontal ... 25

Figura 15 - Vista isométrica da placa dispositivo ... 26

Figura 16 - Pormenor da furação cruzada na placa dispositivo ... 28

Figura 17 - Linhas hidráulicas e furação roscada nas mesas de fixação ... 29

Figura 18 – Suporte hidráulico ... 30

Figura 19 - Furação cruzada da peça intercalar ... 30

Figura 20 - Intercalar ... 31

Figura 21 - Grampo 870.06.3024 e 870.06.3010 (da esquerda para a direita) ... 31

Figura 23 - Cabeças de contacto ... 32

Figura 24 – Modelo 3D centrador total e centrador parcial (da esquerda para a direita) ... 32

Figura 22 - Grampo 870.06.3008 e 870.06.3009 (da esquerda para a direita) ... 32

Figura 25 - Guia centrador total e parcial (da esquerda para a direita) ... 33

Figura 26 - Guia ... 34

Figura 27 - Guia cilindro ... 34

Figura 28 - Apoio ... 35

Figura 29 - Anti-erro ... 35

Figura 30 - Peça suporte ... 35

Figura 31 - 1º Estudo ... 38

Figura 32 - 2º Estudo ... 38

Figura 33 - Modelo 3D do conjunto sistema de sopro ... 39

Figura 34 - Peças de sopro (da esq. para a direita: peça de sopragem vertical e peça sopragem horizontal) ... 40

Figura 35 - Intercalar ... 40

Figura 36 - Intercalar, furações ... 41

Figura 37 - Suporte esteira ... 41

Figura 38 - Placa superior horizontal ... 42

Figura 39 - Placa base do sistema de sopro ... 42

Figura 40 - Broca de furação longa danificada ... 46

Índice de Tabelas Tabela 1: Informações Gerais da Máquina Tranfer ... 9

Tabela 2 - Características do prato divisor ... 15

Tabela 3 - Composição química de AlZnMgCu2 ... 18

Tabela 4 - Composição química do aço St 37 ... 18

Tabela 5 - Composição química do aço Ck 45 ... 18

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Tabela 7 - Composição química do aço 16 MnCr 5 ... 19

Tabela 8 - Composição química do aço 42 CrMo 4 ... 20

Tabela 9 - Composição química do aço 34 CrNiMo 6 ... 20

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1 – Introdução

1.1 Caracterização do projecto

O projecto consistiu na concepção de um dispositivo de aperto e de um sistema de limpeza de uma peça automóvel. O projecto abrangeu a definição do modelo construtivo, dimensionamento, selecção de componentes e materiais, acessórios e modelação 3D dos seus elementos integrantes.

Para permitir o fabrico dos diferentes componentes foram executados todos os desenhos de definição, assim como o desenho 2D do conjunto necessário para a montagem dos conjuntos. No presente documento serão abordados os conceitos inerentes à realização deste projecto, seguidos de um estado de arte das máquinas transfer.

Existe um capítulo inteiramente dedicado à explicação de definição construtiva dos módulos realizados e a sua funcionalidade.

Por último são apresentados as conclusões e ilações retidas do projecto, e anexos nos quais se encontram todos os desenhos 2D do projecto bem como toda a documentação técnica de suporte.

1.2 Apresentação da empresa

A SERI, Sociedade de Estudos e Realizações Industriais, Lda é uma pequena empresa que se dedica, desde a sua fundação em 1988, ao projecto e construção de máquinas e equipamentos especiais.

É constituída por uma equipa de engenheiros com uma vasta experiência na fabricação de máquinas que, apoiada pelas mais recentes ferramentas tecnologias na área de desenho assistido por computador e em modernos equipamentos fabris, criam produtos de grande qualidade e fiabilidade.

Pela sua experiência e pela sua qualidade, a SERI foi ao longo dos anos estabelecendo relações com varias marcas, sendo hoje o representante a nível nacional, de vários fabricantes de componentes que são aplicados com frequência nos seus projectos. A larga experiência e o profundo “know how”, juntamente com parcerias com vários fabricantes do mais diversos componentes, faz da SERI, uma empresa inovador e um excelente local para assistirmos ao que mais de moderno que existe no sector, como também fazer parte dessa mesma evolução.

1.3 O projecto

A peça a maquinar é uma peça integrante de um modelo automóvel. Os módulos que me foi proposto projectar foram o dispositivo de aperto da peça, e o sistema de sopro para limpeza das limalhas nos furos.

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Na elaboração do dispositivo de aperto, é fundamental a precisão de posicionamento do mesmo na máquina transfer. Não menos importante é o correcto um posicionamento de todos os componentes necessários no aperto da peça.

O sistema de sopro foi projectado com o objectivo de realizar uma limpeza, após maquinação dos furos roscados.

1.4 Estudos e metodologia de projecto

Projecto de máquinas é antes de mais um projecto de engenharia. Projecto em si, engloba grande variedade de significados, podendo referir-se ao projecto como o aspecto estético de um objecto. No entanto engenharia de projecto envolve toda a componente técnica, permitindo no entanto ao engenheiro expressar a sua arte. Projecto de engenharia pode ser definido como: “O processo de aplicação das várias técnicas e princípios científicos com o

intuito de definir um dispositivo, um método ou um sistema suficientemente pormenorizado para permitir a sua realização” [1].

“O objectivo final do projecto de máquinas é dimensionar e dar forma as peças (elementos de máquinas) escolher os materiais e os processos de manufacturação apropriados, de modo que a máquina resultante possa desempenhar a função desejada sem falhar.” [1].

Na área de engenharia é essencial ter um bom método de organização. A concepção de um produto engloba vários estágios, sendo que em algumas áreas se torne bastante complexo. Um bom plano dos diferentes estágios garante uma concretização de projecto com mais garantias de sucesso.

Em qualquer projecto de engenharia é preciso definir as diferentes etapas do projecto e a metodologia a adoptar para que tudo corra conforme o plano e prevenir o aparecimento de erros, que presumivelmente se possam evitar.

Existem várias metodologias, envolvendo diferentes estágios, podendo distinguir vários estágios essenciais na concepção de um produto. Segue-se a descrição de algumas etapas que se coadunam no âmbito deste projecto.

No caso presente a primeira etapa consistiu no estudo de um projecto já existente e na adaptação para uma nova situação. A segunda etapa foi a pesquisa de suporte e especificação de tarefas, incidindo sobre as funcionalidades do modelo anterior e as necessidades, requisitos que se requeria na nova aplicação. Nesta etapa foram criadas diferentes soluções para o produto. A terceira etapa consistiu na síntese e selecção, na qual após considerar várias propostas se faz uma selecção da proposta que parece mais vantajosa para o efeito pretendido. Ainda nesta etapa foram analisados as soluções possíveis, sendo as mesmas aceites, modificadas ou rejeitadas.

A etapa seguinte é a selecção do produto, uma decisão que recai sobre o responsável máximo do projecto após ponderar com atenção as várias soluções.

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Após a selecção do projecto são atadas todas as pontas soltas, todos os croquis de engenharia feitos, especificações de fabrico definidas, produtos a encomendar e matérias a utilizar. A descrição simplificada feita pode dar a ideia errónea de um modo linear como se processam as várias fases. A iteração está presente ao longo de todo o processo. Podem existir sempre algumas falhas ou novos factos que requerem um recuo nas etapas.

1.5 Normas

Todo o projecto foi elaborado com base nas normas aplicáveis. As normas DIN foram adoptadas durante todo o projecto. É fundamental seguir as regras e códigos que definem modos de funcionamento e especificações de uso. É necessária uma consciencialização de que estas regras e códigos promovem uma uniformização de componentes como parafusos, porcas, anilhas e outros, levando a projecto exequíveis com custo adequados.

Nos desenhos de conjunto e de definição também foram garantidas as normas gerais de desenho técnico, quer de cotagem de desenho, cortes, toleranciamento, etc.

Uma boa forma de compreender o uso de normas é descrito pelo autor Joseph E. Shigley “Standard é a estabilização de especificações para secções do conjunto, materiais, processos para atingir uniformidade, eficiência, e especificação de qualidade. Um importante factor da existência das normas, é a definição limite do número de especificações, como proporcionar um inventário razoável de ferramentas, formas, tamanhos e variedades”, adaptado [2].

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2 – Estado de arte

2.1 Máquinas transfer

Máquinas transfer são os equipamentos apropriados para uma produção em grande série e regime contínuo de componentes iguais ou similares. São essencialmente máquinas especiais em que os componentes são automaticamente transferidos de uma estação de maquinação para outra. Em cada posto de maquinação, existe uma unidade de trabalho que efectua uma ou um conjunto de operações, trabalhando as diferentes unidades em simultâneo. Quando terminam essas operações a peça ou componente é transferido para o próximo posto.O tempo de operação corresponde à estação que demora mais tempo a concluir as suas tarefas.

A tecnologia CNC veio permitir a adaptação de uma máquina transfer no fabrico de diferentes componentes, através da programação do comando de cada unidade. Foi assim parcialmente atingida a flexibilidade que faltava às máquinas transfer. É o caso da transfer SERIFLEX a que se destina os dispositivos, objectivo do presente trabalho

Existem dois tipos de máquinas transfer: máquinas transfer rotativas e máquinas transfer lineares. A SERIFLEX pertence ao primeiro tipo.

Nas máquinas transfer rotativas os centros de maquinação estão dispostos de uma forma radial em torno de um prato divisor (exemplo da Figura 1). A peça a maquinar está fixa no prato divisor passando de uma estação para outra devido a rotação do mesmo, permitindo o seu posicionamento correcto. Normalmente uma máquina transfer acomoda entre 6 a 8 posto de maquinação devido às restrições de espaço.

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Na máquina transfer SERIFLEX são utilizadas unidades de trabalho SUGINO, torre com seis ferramentas, equipadas com comando numérico. A torreta, de cada torre, é giratória em três eixos e permite a realização de várias tarefas no mesmo posto de maquinação, por exemplo fresagem, furação e roscagem. A Figura 2 é uma torre porta ferramenta existente no mercado idêntica às que equipa a tranfer SERIFLEX.

As máquinas transfer lineares têm um tamanho quase ilimitado. São utilizados quando se tem varias operações de maquinação. A peça é transportada por um tapete, que vai correndo ao longo da linha de fabrico. Estas máquinas são muito usadas na indústria automóvel.

Figura 2 - Torre porta ferramentas. Retirado em http://www.suginocorp.com/, 2009

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A sua capacidade de executar diversas tarefas em peças complexas com um grau de precisão e alto nível de repetitividade, garantem uma aplicabilidade segura e fiável na indústria.

O tipo de tarefas realizadas numa máquina é quase ilimitado, podendo ir desde processo de maquinação, furação, a sistemas de montagem e controlo de qualidade, entre outras operações (Figura 3).

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3 – Descrição da máquina trasnfer

3.1 Descrição geral

A máquina para o qual foram projectados o dispositivo de aperto e o sistema de sopro, é uma máquina transfer CNC de 4 estações e 3 postos, do tipo SERIFLEX, fabricada pela SERI. Esta máquina está, no ano 2000 em conformidade com as regras técnicas de concepção previstas pelo artigo R233-84 introduzido por directiva N.º 93/68 CEE de Julho de 1993, tendo em aplicação a Directiva 89-392/CEE de 14 Junho de 1989. Na Tabela 1 podemos consultar algumas características da máquina em questão.

Tabela 1 - Informações Gerais da Máquina Tranfer

Características

Tempo de ciclo Variável em função dos

programas CNC

Cadência a 100% Variável

Consumo de ar 2 L/ciclo

Potência instalada 20kW

Intensidade 42 A

Tensão de alimentação Trifásica+neutro 380V 50Hz Tensão do circuito de potência Trifásica 380V 50Hz Tensão do circuito de comando das saídas 24 V DC Tensão do circuito de comando das entradas 24 V DC

Tensão do circuito de comando geral 24 V DC

Dimensão da instalação 570.00.3059

A máquina é constituída por cinco elementos: ¬ Máquina propriamente dita;

¬ Armários eléctricos; ¬ Grupo hidráulico; ¬ Platine hidráulica;

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3.2 Máquina

A máquina propriamente dita é constituída por uma estrutura em construção soldada monobloco, com elevada rigidez, devidamente estabilizada e mecanizada onde estão aplicados os restantes componentes. Toda a estrutura está devidamente blindada, garantindo deste modo a segurança de todos os intervenientes em contacto com a máquina. Respeita ainda as directivas na União Europeia, marcação CE.

O acesso ao interior da máquina é garantido por três portas. Estas portas de acesso possuem detectores de segurança impossibilitando o funcionamento da máquina caso uma delas se encontre aberta.

Existe também uma porta com accionamento pneumático para carga e descarga das peças, na zona frontal. Na Figura 4 podemos ver o aspecto exterior da máquina.

3.2.1 Armários eléctricos

Existem na máquina três armários eléctricos que contém no seu interior todos os elementos de alimentação, corte, protecção e comando indispensáveis ao funcionamento da instalação. Dois deles estão integrados nas blindagens sendo responsáveis pelo funcionamento de cada um dos postos CNC. Um outro, considerado o principal (Figura 5), está individualizado da máquina sendo a ligação a este conseguida através de calhas estanques por onde passam todas as cablagens eléctricas. É neste armário que se encontra todo o comando geral da instalação. Os painéis de comando das unidades CNC estão destacados dos respectivos armários eléctricos e fixos às blindagens da máquina. Existe ainda uma caixa de comando fixa à blindagem frontal da máquina, do lado direito da porta de carga/descarga, através da qual o operador poderá manobrar a instalação.

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11 3.2.2 Grupo hidráulico

É constituído pelos seguintes elementos:

¬ Depósito de 100L de capacidade com vigia de acesso ao interior;

¬ Motor eléctrico de accionamento da bomba de 4kW de potência a 1500 rpm, assente sobre blocos amortecedores de vibração;

¬ Bomba de palhetas de caudal variável 20 L/min;

¬ Refrigerador eléctrico ar/óleo intercalar na linha do caudal de fugas entre a bomba e o reservatório;

¬ Manómetro de verificação da pressão de funcionamento da bomba; ¬ Filtro de retorno com indicador eléctrico de colmatação;

¬ Controlador de nível de óleo mínimo e de alerta;

¬ Termostato bimetálico de controlo da temperatura máxima do óleo; ¬ Bocal de enchimento com filtro;

¬ Visor de nível com termómetro;

¬ Ponto de purga e descarga do tanque pela parte inferior.

3.2.3 Platine hidráulica

A platine hidráulica encontra-se no interior da estrutura da máquina e contém todas as electro – válvulas, manómetros, acumuladores e passadores que constituem o circuito hidráulico da máquina. A acessibilidade à platine é garantida por duas portas.

Figura 5 - Armário eléctrico principal

Armário eléctrico principal

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3.2 Descrição dos postos de trabalho

A máquina possui 4 estações e 3 posto de trabalho, sendo dois destes programáveis através do respectivo CNC, com funções distintas.

Estação nº 1 – Posto de carga/descarga

Nesta estação o operador coloca a peça a maquinar no dispositivo hidráulico de aperto e dá início ao ciclo actuando simultaneamente dois botões colocados à esquerda e à direita da porta. A porta de carga fecha, devendo o operador manter premidos ambos os botões até ao fecho total da porta. Se qualquer dos botões deixar de estar premido durante este período a porta abrir-se-á, garantindo-se deste modo o accionamento bimanual do ciclo automático da máquina.

A porta mantém-se fechada durante a rotação do prato divisor, abrindo-se no final do desaperto das peças já maquinadas. A Figura 6 mostra a porta de acesso ao posto, e a respectiva blindagem de protecção ao operador. O dispositivo presente na Figura 6 não é o dispositivo do projecto mas um outro, utilizados anteriormente nesta SERIFLEX.

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13 Estação nº 2 – Posto de maquinação CNC com árvores horizontais

Nesta estação a peça pode ser maquinada por uma unidade horizontal com cabeça revolver de seis ferramentas e deslocamento a 3 eixos de comando numérico com cursos em X=300mm, Y=250mm e Z=250mm, Figura 7.

Estação nº 3 – Posto de maquinação CNC com árvores verticais

Nesta estação a peça pode ser maquinada por uma unidade vertical com cabeça revolver de seis ferramentas e deslocamento a 3 eixos de comando numérico com cursos em X=500mm,Y=250mm e Z=250mm, Figura 8.

Figura 7 - Estação 2

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14 Estação nº 4 – Posto de sopro

Nesta estação, onde anteriormente na máquina transfer SERIFLEX estava situada uma cabeça de furação múltipla, será instalada a unidade de sopro, dois cilindros de duplo efeito montados na vertical e um cilindro de duplo efeito, com guia, montado na horizontal. A estrutura de suporte é constituída por perfis de alumínio.

3.3 Descrição do prato divisor

Constituição

O prato divisor hidráulico é um componente standard fabricado em Itália pela O.L.M.A.. A precisão de indexagem é garantida por um dentado Hirth, com uma precisam de ±5′′.

Sobre este prato divisor está montado um falso prato equipado com quatro mesas de fixação aos dispositivos e um distribuidor hidráulico rotativo. A Figura 9 é a vista de cima do prato divisor e respectivas mesas de fixação.

As mesas de fixação dos dispositivos de aperto estão equipadas com centradores de precisão e acoplamentos hidráulicos rápidos de fabrico Roemheld.

A posição do prato divisor é reconhecida pela actuação de um interruptor fim de curso e pela combinação de dois detectores de proximidade exteriores ao prato, e ainda por detectores de posição internos. Desta forma o autómato da máquina reconhece qual a mesa que está em cada posição.

Figura 9 - Esquema do prato divisor

Centradores

Conectores hidráulicos

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15 Fixação da peça

O sistema de fixação da peça é constituído por diferentes conjuntos de peças mecânicas que devidamente projectadas permitem o correcto posicionamento e aperto hidráulico da peça. Estas ferramentas são apertadas e conectadas hidraulicamente ao prato divisor através de bases rectificadas.

Distribuidor hidráulico

É um subconjunto que permite a alimentação hidráulica aos diferentes dispositivos de aperto. Permite que no posto de carga e descarga o dispositivo de aperto seja aberto e fechado independentemente dos dispositivos que estão nos postos de trabalho.

Na tabela 2 encontra-se a características principais do prato divisor.

Tabela 2 - Características do prato divisor

Características Marca OLMA Tipo TIR 800 Nº5146 Diâmetro da mesa 800 mm Classe de precisão ±5’’ N.º de posições 4 Carga máxima 3000 kg Momento de inércia admissível 135 kg·m 2 Tempo total de indexação 3.1 s

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4 – Modelação e materiais

4.1 Modelação

Em ambos os módulos, dispositivo de aperto e sistema de sopro, realizou-se a modelação 3D de todos os componentes e a representação do conjunto. Os desenhos de definição 2D foram apenas realizados para os novos elementos.

Os desenhos de definição constituem a representação dos elementos modelados, com todo o rigor técnico para o seu fabrico e uso. É definida a forma, as dimensões e tolerâncias geométricas, os estados de superfície, o material e o tipo de tratamento e os revestimentos que o componente necessita. É essencial que não haja ambiguidade nos desenhos de definição, pois são estes desenhos que a secção de produção utiliza para o seu fabrico, o que pode levar a erros ou atrasos na produção.

Os desenhos de conjunto 2D indicam todos os elementos necessários para os módulos. A acompanhar o desenho de conjunto foi realizada uma nomenclatura completa, onde estão numerados todos os elementos e respectiva referência. A nomenclatura é essencial na organização da empresa pois é a partir da mesma que são feitas as encomendas de todos os elementos não produzidos pela empresa.

A ferramenta usada, na elaboração dos desenhos 3D e desenhos de definição, foi o software Autodesk Inventor 2008 cedido pela SERI.

4.2 Materiais

Neste projecto foram utilizados vários materiais essencialmente aços e alumínio. A selecção destes materiais para as diferentes peças teve em conta vários critérios. A escolha foi feita tendo em conta o tipo de função que desempenha cada peça bem como o processo de fabrico. Liga de alumínio AlZnMgCu2

O material AlZnMgCu2 faz parte da família de ligas de Alumínio de alta resistência. No caso de AlZnMgCu2, esta liga de alumínio pertence á classe de ligas tratadas termicamente e usadas em componentes de automóveis e sectores de engenharia. Tem uma grande resistência à fadiga apresentado uma tensão de cedência 455 [MPa] e densidade 2,85 [g/cm3]. A composição química encontra-se na Tabela 3.

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Tabela 3 - Composição química de AlZnMgCu2

Composição química (% mássica)

Zn Mg Cu Cr Mn Al

5,5 2,5 2 0,25 0,15 resto

Aço St 37

Aço de construção pobre em propriedades mecânicas sendo o seu preço revelador disso. Usado em situações que não requerem grande esforço das suas propriedades. A composição química deste aço encontra-se na tabela 4. Tem como tensão de cedência 235 [MPa] e densidade 7,75 [g/cm3].

Tabela 4 - Composição química do aço St 37

C Mn S P

0.17 (máx.) 1.40 (máx) 0.045 0.045

Aço CK 45

É um aço da categoria dos aços de construção mecânica. Com tratamentos térmicos, podemos ter uma superfície dura com um núcleo dúctil. Esta característica torna-o num aço muito flexível nas suas aplicações. Na tabela 5 encontra-se a composição química deste aço e apresenta uma tensão de cedência 333 [MPa] e densidade 7,85 [g/cm3].

Tabela 5 - Composição química do aço Ck 45

C Mn Si

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19 Aço 14 NiCr 14

Aço de cementação. Tem como principais aplicações todos os tipos de casquilhos, cavilhas, árvores de tambor e cambota. Tem como tensão de cedência 750 [MPa] e densidade 7,86 [g/cm3]. Na tabela 6 apresenta a composição química do aço.

Tabela 6 - Composição química do aço 14 NiCr 14

C Ni Cr Si Mn

0.11-0.17 3.25-3.75 1.25-1.75 0.17-0.37 0.30-0.60

Aço 16 MnCr 5

Este aço é também, como no aço anterior, um aço de cementação. A Tabela 7 apresenta a composição química. Apresenta uma tensão de cedência de 450 [MPa] e densidade de 7,85 [g/cm3].

Tabela 7 - Composição química do aço 16 MnCr 5

Composição química (% mássiva)

C Si Mn Cr

0.14-0-19 0.4 1.0-1.3 0.8-1.1

Aço 42 CrMo 4

Aço ligado, fornecido no estado pré-tratado, com boas características de resistência à rotura e dureza superficial. Apresenta uma tensão de cedência de 510 [MPa], uma densidade 7,83 [g/cm3] e composição química da tabela 8

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Tabela 8 - Composição química do aço 42 CrMo 4

C Mn Si Cr Mo

0.38-0.45 0.60-0.90 0.15-0.40 0.90-1.20 0.15-0.25

Aço 34 CrNiMo 6

Aço ligado, fornecido no estado pré-tratado, com boas características de resistência à rotura e dureza superficial. Apresenta uma tensão de cedência de 610 [MPa], densidade 7,85 [g/cm3] e composição química da tabela 9.

Tabela 9 - Composição química do aço 34 CrNiMo 6

C Si Mn Cr Mo Ni

0.30-0.38 0.40 0.50-0.80 1.30-1.70 0.15-0.30 1.30-1.70

X5 CrNi 18 10

Aço austenítico, vulgo inoxidável. Apresenta uma tensão de cedência 600 [MPa], uma densidade 8,0 [g/cm3] e composição química da tabela 10.

Tabela 10 - Composição química do aço X5 CrNi 18 10

C Cr Ni Si Mn

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4.3 Revestimento

Os revestimentos são o modo de protecção de metais e ligas metálicas mais eficaz. Existem três tipos de revestimento: revestimentos metálicos, revestimentos não – metálicos inorgânicos e revestimentos não – metálicos orgânicos. É essencial conhecer a protecção a aplicar a um material para uma maior longevidade dos componentes.

Os revestimentos utilizados no projecto foram a anodização, a oxidação e tinta. A anodização foi aplicada na liga de alumínio AlZnMgCu2, em quanto os aços foi a oxidação.

Anodização

A anodização é um processo electroquímico de oxidação no qual tem lugar o crescimento de um filme duro de óxido de alumínio (alumina) na superfície de componentes de alumínio. Os óxidos formados por estes metais protegem o restante do metal de posterior oxidação e também aumentam a resistência da peça contra a abrasão. Permite atingir durezas superficiais de ordem de 300 a 350 HV.

Oxidação

O processo de oxidação é caracterizado pela formação de uma camada de óxido na superfície do metal como filme protector da acção nociva do contacto do metal com ar.

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5 – Descrição das peças

Em qualquer projecto de máquinas, o projectista tem de estar consciente do modo como os componentes e estruturas vão ser fabricados. O conhecimento do modo de fabrico, não só permite uma maior eficácia em termos de construção e qualidade como também pode antecipar erros, ou problemas inerentes ao fabrico. Uma boa relação e uma estreita proximidade entre a secção de produção e o gabinete de projecto faz com que cada novo projecto sejam mais eficientes e rentáveis para a empresa. A SERI é o espelho desta abordagem.

5.1 Dispositivo de aperto

O dispositivo de aperto tem como finalidade posicionar e fixar a peça a maquinar (Figura 10). O módulo tem de ser capaz de apertar a peça em pontos específicos, e fixa-la nessa posição sem que permita deslocamentos ou rotação da mesma aquando da maquinação.

A sequência de aperto da peça no dispositivo é o seguinte:

¬ Posicionamento correcto da peça por parte do operador no dispositivo; ¬ Accionamento dos cilindros centrais, garantindo a fixação da peça;

¬ Accionamento do sistema anti-vibração, com avanço dos cilindros hidráulicos de apoio;

¬ Accionamento do cilindro de aperto da peça sobre os cilindros de apoio; ¬ O desaperto dos cilindros é simultâneo.

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Na elaboração do dispositivo de aperto foi determinante o critério de posicionamento da peça para permitir as operações de maquinação requeridas. Na Figura 11 estão assinalados os pontos nos quais se fazem os apoios. Estes pontos foram escolhidos tendo em conta vários factores, que vão desde a forma da peça até indicações do cliente.

As marcas assinaladas a verde são as zonas onde irão estar os centradores. Os centradores têm a função de bloquear o movimento e/ou a rotação da peça. As marcas a vermelho indicam os pontos de apoio das cabeças de contacto (cilindros de apoio). A marca a azul indica a zona onde estará uma guia, para garantir que o operador coloca a peça na posição correcta (guia anti-erro). Assim a peça só pode ser colocada de uma única forma no dispositivo. A marca amarela é o terceiro apoio da peça.

A Figura 12 representa a vista isoparamétrica da peça a maquinar.

Figura 12 - Vista isoparamétrica da peça

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A peça irá sofrer duas furações métricas roscadas na vertical e duas furações métricas roscadas na horizontal com fresagem da superfície perpendicular ao furo. Assim na estação nº 2 serão realizados os dois furos roscados horizontais M8 mais a fresagem da superfície. Na estação nº 3 serão realizados os dois furos métricos roscados verticais M12. Na estação nº 4 a peça sofrerá uma limpeza de furação. Na Figura 13 estão assinalados os pontos onde irá ser feito a furação métrica roscada M12. Na Figura 14 estão assinalados a furação métrica roscada M8.

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5.1.1 Descrição individual dos componentes Placa dispositivo

A placa dispositivo, (Figura 15), com o número de referência 870.06.0011, é a peça fundamental de todo este módulo, pois é nela que vão ser montados o resto dos componentes que fazem parte do dispositivo de aperto.

Figura 14 - Marcas da furação horizontal Figura 13 - Marcas da furação vertical

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A peça faz a ligação entre o dispositivo de aperto e as mesas da máquina transfer. Na elaboração desta peça teve-se em atenção diversos factores, que limitaram o seu desenho. A peça teve de ser projectada respeitando o objectivo principal, o de acomodar todos os componentes que fazem o contacto com a peça a maquinar, garantindo a precisão de posicionamento destes mesmos componentes. Outras considerações para o projecto da peça foram a modo de funcionamento e posicionamento de vários componentes da máquina Transfer.

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Figura 16 - Pormenor da furação cruzada na placa dispositivo

Tacos expansíveis

Furação para aperto principal Furação de desaperto

Furação para a linha de alta-pressão.

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29 Furação

A placa dispositivo possui um sistema de furação cruzada independente para as duas linhas de aperto hidráulico e uma furação cruzada para a linha de desaperto. Este sistema vai garantir que o óleo hidráulico é encaminhado a todos os componentes de forma correcta.

Esta furação foi feita em concordância com a furação das mesas de fixação. A Figura 17 está representada as linhas do sistema hidráulico do prato divisor, como também a posição da furação roscada. A máquinatransfer está equipada com três linhas hidráulicos independentes, o aperto, alta-pressão e uma terceira para o desaperto.

Realizaram-se três furações cruzadas independentes para as três linhas: uma furação para o accionamento dos cilindros centrais, dito aperto principal, uma furação para o accionamento dos cilindros de apoio e outra furação para o desaperto dos cilindros. As furações auxiliares contêm tacos expansíveis para vedação. Estas furações estão representadas na Figura 16. Após várias considerações conclui-se que três olhais são suficientes para uma segura movimentação do dispositivo de um local para o outro, incluindo-se então três furações para o alojamento dos mesmos.

Efectuaram-se ainda a furação para os elementos actuantes do dispositivo: furos para a inserção dos cilindros e conectores.

A restante furação diz respeito aos elementos de ligação, furos de rosca métrica vazada e furos para casquilhos.

Também foi construído o alojamento para as etiquetas de identificação do dispositivo com informações inerentes ao projecto e obra no qual está inserido o projecto.

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30 Suporte hidráulico

Este componente, com o n.º de referência 870.06.3009, como é mostrado em perspectiva na Figura 18 constitui a base na qual assentam os cilindros centrais. Esta peça foi dimensionada para permitir a distribuição correcta dos cilindros centrais para a correcta fixação da peça.

Figura 18 – Suporte hidráulico

Furação

Esta peça tem duas furações cruzadas. Uma furação respeitante à actuação dos cilindros e a outra ao desperto destes. Esta furação reencaminha o óleo da placa dispositivo para os cilindros estando os canais de acesso vedados com tacos expansíveis. Na Figura 19 estão representados o sistema de furação da peça. As cores correspondem ao aperto ou desaperto.

Figura 19 - Furação cruzada da peça intercalar

Uma alternativa a esta placa intermédia, seria projectar intercalares individuais para cada cilindro reduzindo o material a usar. Proposta posta de parte, pois provocaria um grande

Furação para a linha de aperto

Furação para a linha de desaperto

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atravancamento da furação na placa dispositivo sem perspectivas de um benefício, quer em termos de robustez quer em termos de custo.

Intercalar

Este componente, nº de referência 870.06.4011 tem o mesmo objectivo que o componente anterior, intercalar central. A sua função é guiar o fluido hidráulico do bloco de alumínio até ao cilindro e assegurar a altura correcta do cilindro em relação à peça. Na Figura 20 podemos ver o modelo 3D deste componente.

Figura 20 - Intercalar

Grampos

Estes elementos estão montados na haste dos cilindros. No movimento de aperto dos cilindros a haste sofre uma rotação e uma translação descendente. A forma dos grampos permite o posicionamento exacto destes para os pontos de aperto. As diversas forma dos grampos, Figura 21 e Figura 22, também permite diferenciá-los aquando da montagem para que não haja enganos.

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32 Cabeças de contacto

Figura 23 - Cabeças de contacto

As cabeças de contacto são componentes em contacto com a peça e fixados nos cilindros anti-vibração. A zona da peça onde actuam este cilindros é mais propícia a vibrações ou oscilações e requer especial atenção. Por isso é fulcral a existência de cilindro anti-vibração nesta zona. Na figura 23 estão representados as duas forma das cabeças de contacto, com os nº de referência 870.06.4023 e 870.06.4012.

Centradores

Figura 24 – Modelo 3D centrador total e centrador parcial (da esquerda para a direita) Figura 22 - Grampo 870.06.3008 e 870.06.3009 (da esquerda para a direita)

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Os dois centradores pretendem posicionar correctamente a peça no dispositivo, na Figura 24 podemos ver a forma dos dois centradores. Escolheram-se dois furos de fundição da peça, não maquinados, preservando-se assim a integridade da peça. Os centradores estão equipados com uma mola, de modo a prevenir impactos “pancada seca” aquando da colocação da peça no dispositivo.

Guias dos centradores

As guias dos centradores, são os componentes do dispositivo, tal como as cabeças de contacto e apoio, que estão em contacto efectivo com a peça (Figura 25). Este componentes juntamente com a peça apoio fazem as zonas de contacto principal da peça. São também o alojamento dos centradores. O nº de referência da guia centrador total é 870.06.3023 e a guia centrador parcial tem nº de referência 870.06.3003.

Figura 25 - Guia centrador total e parcial (da esquerda para a direita)

Guia

O objectivo desta componente, com o nº de referência 870.06.4003 (Figura 26), é servir de orientação ao operador da máquina aquando do posicionamento da peça. Sem esta guia o operador pode demorar mais tempo a posicionar a peça, podendo afectar de forma gravosa os tempos de ciclos de operação.

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34 Guia dos cilindros

Estes componentes, com o nº de referência 870.06.4028 permitem um guiamento da haste dos cilindros para a posição desejada, funcionando como calhas. Vai impedir que o êmbolo do cilindro ganhe desalinhamento, devido ao número repetitivo de ciclos que estará sujeito. Estes componentes estão inseridos no próprio cilindro. Na Figura 27 podemos ver a forma da peça.

Apoio

Esta peça, como nº de referência 870.063004 é o terceiro ponto de apoio da peça (Figura 28). Este componente juntamente com os componentes guias dos centradores definem os pontos centrais de apoio da peça.

Figura 26 - Guia

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Figura 28 - Apoio

Anti-erro

Figura 29 - Anti-erro

Este componente, com o nº de referência 870.06.4013 tem como função garantir que a peça esta colocada de forma correcta. Esta posicionada num furo da peça não maquinada, e não esta em contacto com a peça. Na Figura 29 podemos ver a sua forma.

Suporte

Este componente (Figura 30) garante o suporte da peça apoio. Tem como nº de referência 870.06.3013.

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36 Cilindros hidráulicos de aperto

Os cilindros hidráulicos de aperto escolhidos são cilindros adequados para este tipo de tarefas. Escolheu-se os cilindros 1850-114 e 1850-124 da Roemheld, estando no Anexo A para consulta as suas especificações técnicas. A escolha do cilindro de aperto secundário recaiu na mesma opção que os cilindros da zona central, uma vez que garante os requisitos necessários pela especificação dos cilindros de apoio.

Cilindros de apoio

Os cilindros hidráulicos de apoio juntamente com o cilindro de aperto secundário impedem que a peça vibre nesta zona. Estas vibrações foram estudadas para o dispositivo anterior, sendo os cilindros seleccionados os que satisfazem as necessidades requeridas.

Funcionamento

O óleo hidráulico ao entrar no cilindro provoca o avanço do êmbolo. O êmbolo no movimento ascendente quando encosta à peça bloqueia o seu movimento, ficando nesta posição, aumentando pressão no seu interior. Os cilindros de apoio conjugado com o cilindro de aperto secundário impedem que haja vibrações significativas nesta zona. No Anexo B encontra-se o esquema hidráulico do dispositivo de aperto.

Conectores

Os conectores seleccionados são os acoplamentos fêmea dos conectores existentes nas mesas do prato divisor. Estes têm uma especificação importante: na furação cruzada da placa dispositivo que faz ligação directa ao conector tem de ter no máximo um diâmetro de 5mm, por especificação do cliente.

Válvula de sequência

Dado que a máquina SERIFLEX apenas está equipada com duas linhas de aperto independentes, usaremos estas para efectuar o aperto principal e para o avanço dos cilindros de apoio.

O aperto secundário será alimentado a partir da linha dos cilindros de apoio, através de uma válvula de sequência, que garante que ele só é efectuado após bloqueio dos cilindros de apoio. Esta válvula pode ser regulada para permitir que o cilindro de aperto entra a uma pressão mais ou menos elevada.

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37 5.1.2 Peças normalizadas

Elementos de ligação

¬ Parafuso cabeça cilíndrica M5x10; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M5x16; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M5x30; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M5x35; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M5x50; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M6x12; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M8x30; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M12x120; ¬ Cavilha cilíndrica sem extracção 5x12; ¬ Cavilha cilíndrica com extracção 6x24; ¬ Cravo 2x6;

¬ Olhal M10;

¬ Mola D 21890 da SPEC. Elementos hidráulicos

¬ Taco expansível SK 550-050, Koenig; ¬ Taco expansível SK 550-060, Koenig; ¬ O’Ring 7x1,5, Viton/SOVEDA; ¬ O’Ring 15x2, Viton, SOVEDA; ¬ Filtro HFC1/4F, HAWE.

5.1.3 Soluções consideradas

Foram consideradas duas soluções para o dispositivo de aperto. Uma solução em que a válvula de sequência se apresentava na zona frontal do dispositivo. Isto permitia uma maior facilidade de regulação da pressão. No entanto tinha o inconveniente de ficar mais exposto a possíveis impactos causados pelo operador. Mesmo com uma protecção para a válvula de sequência partiu-se para outra solução: inserir a válvula na zona da retaguarda. Isto previne que o operador possa danificar a válvula, fica por isso mais resguardado de possíveis danos. Na Figura 31 está representado o esquema com a válvula na zona frontal, estudo rejeitado. Na

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Figura 31 - 1º Estudo

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5.2 Sistema de sopro

O sistema de sopro tem, como o nome indica, a função de soprar os furos previamente roscados, com o objectivo de remover o máximo de limalhas. Este sistema (Figura 33) está posicionado na estação nº 4 da máquina transfer, onde anteriormente estava montado uma cabeça múltipla de furação.

O sistema de sopro foi projectado para ser o mais preciso possível e em certa medida flexível, de modo a evitar possíveis problemas de posicionamento bem como de desalinhamento, possibilitando pequenas correcções.

5.2.1 Descrição das peças Peça de sopragem

Para uma remoção eficaz das limalhas que ficam presas na furação roscada requer-se um sistema que consiga tirar o máximo de material não desejado. Projectou-se então componentes a inserir na furação com uma tolerância em relação ao diâmetro do furo de 1 mm. Estes componentes têm os canais de sopro inclinados para o exterior de modo a garantir uma maximização do objectivo pretendido. Na Figura 34 estão representados os dois modelos.

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Figura 34 - Peças de sopro (da esq. para a direita: peça de sopro vertical e peça sopro horizontal)

A peça de sopro vertical tem como nº de referência 570.00.3134 e peça de horizontal tem como nº de referência 570.00.3133.

Intercalar

Figura 35 - Intercalar

Esta peça, Figura 35 (nº de referência 570.00.2127), faz a ligação entre o cilindro horizontal com os insertos a inserir na furação da peça a maquinar. Tem uma furação cruzada para permitir o encaminhamento do ar para os insertos. A Figura 36 representa as furações para circuito pneumático.

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Figura 36 - Intercalar, furações

Suporte esteira

Figura 37 - Suporte esteira

Na Figura 37 está representado o suporte da esteira, peça com nº de referência 570.06.3132. Esta peça está fixa na peça intercalar, tendo como função o guiamento da esteira de modo a manter um movimento constante e funcional.

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42 Placa superior horizontal

Figura 38 - Placa superior horizontal

Esta peça (Figura 38) funciona como base para o cilindro pneumático horizontal como também faz a ligação com um perfil de alumínio. É também a base para a esteira. Tem o nº de referência 570.00.2126.

Placa base do sistema de sopro

Figura 39 - Placa base do sistema de sopro

É sobre esta base que assenta toda a nossa estrutura de sopro. Esta peça faz a ligação com o bloco da máquina transfer da estação nº 4 (Figura 39). Na concepção desta peça aproveitou-se a furação já existente no bloco para fixar a placa. Tem nº de referência 570.00.2130.

Esteira

A esteira tem como única função arrumar o tubo pneumático que faz a ligação com a peça intercalar. Haveria o risco, caso não usássemos a esteira, de a tubagem interferir com o cilindro horizontal, ou com o dispositivo de aperto. Pelas razões assim referidas e por uma melhor arrumação da tubagem, a utilização de uma esteira foi o método mais simples e prático para a solução desejada.

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43 Perfis de alumínio

A estrutura, de suporte dos cilindros pneumáticos, esta suficientemente afastada do dispositivo de aperto de modo a evitar qualquer colisão com o movimento deste durante a rotação do prato divisor.

Com esta aproximação ao dispositivo e os perfis escolhidos, garante-se uma boa robustez da estrutura. Na selecção dos perfis teve-se também em atenção, garantir que os cursos êmbolos dos cilindros pneumáticos fossem os mais curtos possíveis.

Qualquer pequeno erro pode levar com que componentes a inserir nos furos embata na superfície da peça, ou pior embatam no interior do furos podendo danificar a rosca.

Os perfis escolhidos a acoplarem os cilindros, constituem a estrutura do nosso sistema de sopro. A escolha recaiu em perfis do fabricante MayTec. Para além destes perfis, foi indispensável a escolha de acessórios necessários para a montagem dos perfis na placa base, bem como para a ligação na placa superior horizontal.

O perfil no qual estão as duas cantoneiras, que são os elementos de suporte dos cilindros a estrutura, apenas tem duas ranhuras em faces oposta. As outras faces são lisas, isto faz com que as limalhas não se acumulem no interior. Os outros perfis escolhidos têm ranhuras em todas as faces, por imposição do fabricante.

Cilindros pneumáticos

Os cilindros pneumáticos escolhidos, foram seleccionados de modo a garantir o curso mínimo necessário para a operação de sopro e ao mesmo tempo garantir robustez ao sistema.

Ambos os cilindros pertencem ao fabricante de componentes pneumático FESTO. Neles serão acopladas peças que irão fazer parte de peças de sopro. No Anexo A pode encontrar-se as especificações técnicas destes mesmos cilindros.

O cilindro horizontal escolhido foi um cilindro com guia. Esta escolha teve várias razões, sendo um delas evitar ou diminuir uma flexão do êmbolo quando este atinge o curso máximo. Outro factor de escolha foi tendo em consideração o diâmetro da haste do cilindro. Para o trabalho esperado era suficiente um cilindro com um diâmetro mais pequeno, mas como se trata de um sistema que irá estar sujeito a ciclos elevados temos de garantir uma robustez elevada.

Os cilindros verticais são escolhidos, são cilindros de duplo efeito sem guia. A posição destes cilindros, na vertical, garante a não existência de problemas de flexão.

O diâmetro das hastes destes cilindros são mais pequenas que o diâmetro da haste do cilindro horizontal. Isto por não tem problemas de flexão e tem um curso mais pequeno. Os cilindros

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escolhidos não permitem a rotação do êmbolo, garante-se uma descida no êmbolo perfeita e evita que a tubagem se prenda no cilindro ou no dispositivo de aperto.

Os reguladores de caudal estão na saída no cilindro, o que permite regular a velocidade de avanço em sistema, sistema “meter-out”.

Sensores

Os sensores escolhidos são sensores de aproximação da marca FESTO. São sensores magnéticos pelo que, não existe contacto com o êmbolo, estando incluído nos cilindros anéis magnetizados. A ligação é feita tipo PNP, contacto aberto de 3 pinos de ligação.

Os sensores permitem-nos saber se os êmbolos dos cilindros fizeram o curso todo ou não. Caso haja sinal de que não houve um curso total de um êmbolo, isto pode significar que o furo ficou com algum problema, ou a nosso sistema de sopro está com problemas de centragem.

5.2.2 Elementos normalizados Elementos de ligação

¬ Parafuso cabeça cilíndrica M2,5x4; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M3x12, ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M5x16; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M5x20; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M6x16; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M6x25; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M6x55; ¬ Parafuso cabeça cilíndrica M10x30; ¬ Cavilha LR7x1010,5.

Elementos pneumáticos

¬ Cilindro DFM-32-200-P-A-GF, FESTO; ¬ Cilindro DSNU-Q-25-80-PPV-A, FESTO; ¬ Válvula reguladora 0821200204, REXROTH; ¬ União FDM 6-1/8, NORDAIR;

¬ União FCG 6-1/8, NORDAIR; ¬ Ligação em T FTI 6, NORDAIR; ¬ O’Ring 7x1,5, Viton/SOVEDA.

Elementos acessórios da MayTec

¬ Elementos de ligação 1.21.5E0; ¬ Tampa de vedação 1.42.20505.2;

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45 ¬ Tampa de vedação 1.42.20510.2; ¬ Porca 1.31.EM6; ¬ Inserto 1.35.1141030. Elementos da FESTO ¬ Sensor SMT-8M-PS-24V-K-0,3; ¬ Cabo NEBU-8M-G3-K-10-LE3; ¬ Cinta de fixação SMBR-8-25; ¬ Cantoneira HBN-20x25/1.

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6 – Resultados

No Anexo B encontram-se os desenhos de definição dos componentes do dispositivo de aperto e respectivo desenho de conjunto. Também neste anexo encontra-se para consulta os desenhos de definição dos vários componentes do sistema de sopro e correspondentes desenhos de conjunto.

Figura 40 - Broca de furação longa danificada

Na fase de fabrico houve a necessidade de alterar o diâmetro da furação longa no dispositivo de aperto. O curso da furação em determinadas secções, furação de ligação aos conectores, com um diâmetro de 5 mm provou ser um diâmetro demasiado pequeno para o comprido pretendido. A furação foi alterada ficando com diâmetro de 6 mm, e apenas a uma distância mais exequível, próxima do conector, se fez a furação com o diâmetro a respeitar o desenho e as especificações do conector hidráulico. Na figura 40 podemos ver os danos na broca causada pela furação de 5 mm.

Encontram-se em fase de fabrico os componentes que fazem parte do dispositivo de aperto. Quanto ao sistema de sopro, as encomendas dos perfis já chegaram, estando para breve a sua maquinação.

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7 – Conclusões e trabalhos futuros

No que diz respeito aos trabalhos propostos ao longo destes quatro meses os principais objectivos foram alcançados

Em relação ao dispositivo de aperto atingiram-se os objectivos inicialmente propostos. Foi realizada a modelação 3D de todas as peças tal como os desenhos de definição 2D.

Na modelação do sistema de sopro foram realizados os desenhos 3D e 2D de todos os elementos deste módulo. Também foi alterado o sistema pneumático e eléctrico da máquina transfer de modo a incluir este módulo.

Para além da modelação 3D e 2D do módulo do dispositivo de aperto e do sistema de sopro, realizara-se a respectiva nomenclatura para a encomenda de peças e a inserção de toda a informação respeitante à fabricação dos módulos no sistema da empresa.

No que respeita a trabalhos futuros, o projecto de uma garra robot inserida num braço robot para colocar e retirar a peça do dispositivo seria muito vantajoso. O robot desloca-se de acordo com as coordenadas programadas na sua memória, é portanto perfeitamente capaz de posicionar a peça no dispositivo sem qualquer choque. A situação de um embate da peça com os componentes do dispositivo de aperto é uma situação inevitável quando um operador está a operar a máquina.

Durante a realização do projecto foram adquiridos novos conhecimentos no que diz respeito à realização de desenhos de definição essenciais na obtenção de resultados viáveis e exequíveis. O facto de ter contacto directo com os processos de produção ajudou-me bastante na realização deste projecto.

A nível pessoal, a experiência que tive na SERI foi muito gratificante. Durante a realização deste projecto e pelo facto de realizar este trabalho num ambiente empresarial permitiu-me um contacto prévio com o mundo real do trabalho. Isto permitiu-me avaliar e entender melhor os processos e etapas envolvidas num projecto de máquina.

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8 – Bibliografia

[1] Projecto de máquinas, uma abordagem integrada, 2ª edição, Robert L. Norton, 2000 Prentice Hall;

[2] Mechanical Engineering Design, Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, Fourth Edition, Mcgraw-Hill 1983, Japan;

[3] Desenho de construção mecânica e desenho industrial II, Texto complementar de

apoio às aulas teóricas, 2005;

[4] DIN Normas fundamentales, para la técnica mecânica – Manual I; Editora Balzola Bilbao 1959;

[5] Fundamentals of machining and machine tools, Second Edition, Geoffrey Boothroyd, Winston A. Knight, Marcel Dekker, Inc, 1989 New York;

[6] Morais, José Manuel de Simões. Desenho Técnico Básico. 23ª edição. Porto: Porto Editora;

[7] Nordair Espanha: Catálogo racores estantâneos;

[8] O.L.M.A. di TARTARI & C. snc;

[9] Catálogo: Casquilhos…cabos…calhas…IGUS, 2008; [10] O.L.M.A. di TARTARI & C. snc;

[11] Profile system Maytec, English 1/2005, Catálogo; [12] Roemheld, power workholding;

[13] http://www.almetal.nl, 2009;

[14] http://www.tbtuk.com/toolsales/index.asp, 2009; [15] http://www.metalravne.com, 2009;

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ANEXO A

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